Phát hiện mối liên hệ mới giữa vi khuẩn đường ruột và bệnh Alzheimer

Trong nhiều năm, giới khoa học đã biết rằng hệ vi sinh vật đường ruột của người mắc bệnh Alzheimer khác biệt so với người khỏe mạnh. Nhưng điều chưa rõ là những khác biệt này là hệ quả của bệnh, góp phần gây bệnh hay chỉ đơn thuần đi kèm. Một phần câu trả lời có thể nằm ở các phân tử do vi khuẩn tạo ra, thay vì bản thân vi khuẩn.

Một nhóm nhà khoa học tin rằng họ đã tìm ra một phân tử như vậy. Trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Communications, họ xác định imidazole propionate (ImP) — hợp chất do một số vi khuẩn đường ruột sản sinh — là mắt xích tiềm năng giữa hệ vi sinh vật và bệnh Alzheimer.

Từ đường ruột đến não bộ

Giả thuyết của nhóm nghiên cứu bắt đầu từ đường ruột. Một số vi khuẩn chuyển hóa axit amin histidine và tạo ra ImP. Một phần phân tử này có thể đi vào máu và lưu thông khắp cơ thể.

Vấn đề phát sinh ở biên giới của não. Thí nghiệm mới cho thấy ImP có thể làm suy yếu hàng rào máu não — cấu trúc bảo vệ não và kiểm soát các chất đi qua từ máu. Khi hàng rào này kém hiệu quả, chất chuyển hóa có thể xâm nhập vào não và tương tác trực tiếp với tế bào thần kinh.

Đây là nơi hai "nhân vật chính" của bệnh Alzheimer xuất hiện: protein amyloid beta và tau. Trong não người bệnh, amyloid beta tích tụ thành mảng bám giữa các tế bào thần kinh. Tau trải qua biến đổi bất thường, làm rối loạn chức năng và hình thành cấu trúc có hại bên trong tế bào. Cả hai hiện tượng đều liên quan chặt chẽ đến suy thoái thần kinh và là dấu ấn sinh học chính của bệnh.

Thí nghiệm cho thấy ImP có khả năng làm trầm trọng thêm cả hai: nó thúc đẩy tích tụ mảng amyloid beta và gia tăng biến đổi tau thông qua quá trình phosphoryl hóa.

Mô hình trong nghiên cứu hoạt động như một chuỗi: vi khuẩn đường ruột tạo ImP → chất chuyển hóa vào máu → làm suy yếu hàng rào máu não và đến não → tại đó thúc đẩy các thay đổi liên quan đến amyloid beta và tau.

Nhưng giải thích sinh học hợp lý không đồng nghĩa toàn bộ chuỗi xảy ra trong cơ thể người. Để kiểm chứng, nhóm nghiên cứu đã tìm bằng chứng trên người rồi thử nghiệm từng phần trên chuột và tế bào.

Bằng chứng trên người và chuột

Các nhà khoa học phân tích nồng độ ImP trong máu của 1.196 người trưởng thành khỏe mạnh nhận thức, độ tuổi trung bình 61,2. Người có nồng độ chất chuyển hóa cao hơn thường đạt điểm kém hơn trong bài kiểm tra nhận thức. Họ cũng có nồng độ pTau-217 — dạng tau biến đổi dùng làm dấu ấn sinh học cho Alzheimer — và NfL — protein tăng tiết khi tế bào thần kinh bị tổn thương — cao hơn. Cả hai đều đo được trong máu và cho biết những thay đổi trong não trước cả khi triệu chứng xuất hiện.

Nghiên cứu cũng theo dõi kiểm tra nhận thức và dấu ấn sinh học theo thời gian. So sánh giữa người có ImP cao nhất và thấp nhất, nhóm phát hiện nhóm đầu suy giảm nhận thức nhanh hơn theo thời gian.

Các nhà khoa học đã tiêm ImP trong nhiều tháng cho hai nhóm chuột được biến đổi gen để phát triển đặc điểm Alzheimer. Kết quả nhất quán: chất chuyển hóa làm trầm trọng thêm dấu hiệu bệnh. Ở một số chuột, mảng amyloid beta tăng; ở những con khác, bất thường tau và phản ứng của tế bào hình sao (astrocytes) — tế bào tham gia bảo vệ và duy trì não — trở nên tồi tệ hơn.

Không có "vi khuẩn Alzheimer"

Nhiều vi khuẩn có khả năng tạo ImP cũng hiện diện ở người khỏe mạnh.

"Vi khuẩn sản xuất ImP có ở một phần lớn dân số, nhưng chúng không phổ biến ở hầu hết mọi người," Federico Rey, đồng tác giả nghiên cứu và giáo sư vi khuẩn học tại Đại học Wisconsin, cho biết. "Nhưng điều chúng tôi học được qua nhiều năm là một vi khuẩn không cần phổ biến mới có tác động đến vật chủ."

Sở hữu vi khuẩn có khả năng tạo ImP không đồng nghĩa một người sẽ tích tụ nhiều chất này. Nồng độ đến máu cuối cùng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tuổi tác, giới tính, di truyền. Các nghiên cứu trước cũng liên hệ sản xuất ImP với chế độ ăn và thành phần hệ vi sinh vật.

Vì vậy, có vi khuẩn sản xuất ImP không có nghĩa người đó sẽ mắc Alzheimer. Tuổi tác, di truyền, yếu tố chuyển hóa và mạch máu đều đóng vai trò trong nguy cơ bệnh.

Thuốc giảm nguy cơ?

Về lý thuyết, phát triển thuốc loại bỏ hoặc vô hiệu hóa vi khuẩn sản xuất ImP là hợp lý, nhưng tác giả cảnh báo tình huống phức tạp hơn. Những vi khuẩn này tạo ImP bằng cách chuyển hóa histidine — axit amin thiết yếu cơ thể cần, có trong nhiều thực phẩm, đặc biệt là thực phẩm giàu protein.

Cách tiếp cận hứa hẹn hơn là nhắm vào bản thân ImP hoặc bộ máy vi khuẩn sản xuất nó. Họ so sánh ý tưởng này với phương pháp điều trị cholesterol cao. Giống như statin được đưa vào cơ thể để giảm cholesterol "xấu" nhằm hạ nguy cơ tim mạch, một chất ức chế giảm nồng độ ImP trong máu có thể được phát triển trong tương lai.

Bài viết được dịch và biên tập từ WIRED en Español.